[发明专利]基于简化Bishop法的圆弧型凹坡稳定性评价方法

说明书

本发明公开了基于简化Bishop法的两侧存在过弧心轴且可提供法向刚性约束和切向摩擦的约束平面的圆弧型凹坡稳定性评价方法。其实施过程如下：将圆弧型凹坡分为若干圆弧型条块，获取每个圆弧型条块的重力W_i、滑面面积A_1i；获取圆弧型凹坡与约束平面接触面上每个圆弧型条块接触面面积A_2i、滑面倾角θ_i；通过下列公式迭代计算边坡安全系数F_s；考虑圆弧型凹坡、凹坡的拱效应及边坡与两侧约束的摩擦对简化Bishop法引入新的假定进行改进，经过改进的简化Bishop法可以用于评价圆弧型凹坡的稳定性，且计算过程简单，为圆弧型凹坡的稳定性评价提供了一种计算结果更为合理的方法。

技术领域

本发明涉及边坡稳定性评价方法，尤其涉及基于简化Bishop法的圆弧型凹坡稳定性评价方法。

背景技术

在山区工程建设中，不可避免遇到边坡稳定性分析，且边坡形式多种多样，按水平面内形状，可将其分为凸形、凹形和直线形。针对直线形中的长直边坡，其横向剖切单元符合平面应变假设，现有的规范中采用二维极限平衡法分析其稳定性较为合理。对于平面内形状为凸形、凹形的边坡，边坡的水平空间形状发生改变，不再完全符合平面应变假定，直接采用二维极限平衡法分析其稳定性并不合理。其中，对于圆弧型凹坡这种空间效应显著的边坡，选用合理的评价方法是边坡稳定性评价中需要解决的问题。

本发明以目前工程中常用的二维极限平衡分析方法简化Bishop法为基础，通过考虑圆弧型凹坡的拱效应和边坡与两侧约束的摩擦，将简化Bishop法进行修正以适用于三维圆弧型凹坡，使计算结果更符合实际情况。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的问题是：提供基于简化Bishop法的圆弧型凹坡稳定性评价方法，以解决现有二维极限平衡法在圆弧型凹坡稳定性方面的不足。

基于简化Bishop法的圆弧型凹坡稳定性评价方法，其实施过程如下：

步骤一：将圆弧型凹坡分为若干圆弧型条块，获取每个圆弧型条块的重力W_i、滑面面积A_1i；

步骤二：获取圆弧型凹坡与约束平面接触面上每个圆弧型条块接触面面积A_2i、滑面倾角θ_i；

步骤二：通过下列公式迭代计算边坡安全系数F_s；

公式中，c_1i为第i个圆弧型条块土体的粘聚力；为第i个圆弧型条块土体的内摩擦角；c_2i为第i个圆弧型条块与两侧约束平面的接触面粘聚力；为第i个圆弧型条块与两侧约束平面的接触面内摩擦角；σ_ci为第i个圆弧型条块土体的强度摩尔库伦包络线上，当小主应力为0时，被轴向压坏的土体内部的大主应力为滑体的抗压强度；T_i为第i个圆弧型条块轴向力产生的抗滑力；R_i为第i个圆弧型条块轴向力产生的抗滑力T_i到圆弧滑面圆心的力矩；T_iN为第i个圆弧型条块与侧面约束摩擦产生的抗滑剪力；R_iN为第i个圆弧型滑块与侧面约束产生的抗滑力T_iN到圆弧滑面圆心的力矩；R为圆弧滑面半径；α为圆弧形边坡所对应的弧心角，用弧度表示。